大學(xué)物理學(xué)-狹義相對(duì)論的時(shí)空觀

15.2狹義相對(duì)論的時(shí)空觀一、同時(shí)的相對(duì)性說(shuō)明同時(shí)具有相對(duì)性，時(shí)間的量度是相對(duì)的.同時(shí)性的相對(duì)性

在一個(gè)慣性系的不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系是不同時(shí)的。由洛侖茲變換看同時(shí)的相對(duì)性二、長(zhǎng)度收縮效應(yīng)原長(zhǎng)棒相對(duì)觀察者靜止時(shí)測(cè)得的它的長(zhǎng)度（也稱靜長(zhǎng)或固有長(zhǎng)度）。棒靜止在S

系中S’系測(cè)得棒的長(zhǎng)度值是什么呢？長(zhǎng)度測(cè)量的定義：對(duì)物體兩端坐標(biāo)的同時(shí)測(cè)量?jī)啥俗鴺?biāo)之差就是物體長(zhǎng)度動(dòng)長(zhǎng)（測(cè)量長(zhǎng)度）事件1：測(cè)棒的左端事件2：測(cè)棒的右端由洛侖茲變換物體的長(zhǎng)度沿運(yùn)動(dòng)方向收縮

1、相對(duì)效應(yīng)討論在S中的觀察者在S'中的觀察者2

縱向效應(yīng)3

在低速下

伽利略變換在兩參考系內(nèi)測(cè)量的縱向的長(zhǎng)度是一樣的。

例1、原長(zhǎng)為10m的飛船以u(píng)＝3×103m/s的速率相對(duì)于地面勻速飛行時(shí)，從地面上測(cè)量，它的長(zhǎng)度是多少？解：差別很難測(cè)出。例2：一根直桿在S系中，其靜止長(zhǎng)度為l，與x軸的夾角為

。試求：在S'系中的長(zhǎng)度和它與x’軸的夾角。兩慣性系相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為u。解：三、時(shí)間間隔的相對(duì)性時(shí)間的延緩原時(shí)：在某一參考系中同一地點(diǎn)先后發(fā)生兩個(gè)事件的時(shí)間間隔。（固有時(shí)）時(shí)間延緩：運(yùn)動(dòng)的鐘走得慢

.

afe0.

弟弟..哥哥

弟弟總覺得相對(duì)于自己運(yùn)動(dòng)的哥哥的鐘較自己的鐘走得慢。afe0.

弟弟..哥哥結(jié)論：對(duì)本慣性系做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的鐘(或事物經(jīng)歷的過(guò)程）變慢。哥哥總覺得相對(duì)于自己運(yùn)動(dòng)的弟弟的鐘較自己的鐘走得慢。例3、一飛船以3×103m/s的速率相對(duì)與地面勻速飛行。飛船上的鐘走了10s,地面上的鐘經(jīng)過(guò)了多少時(shí)間？解：飛船的時(shí)間膨脹效應(yīng)實(shí)際上很難測(cè)出例4：在慣性系S中，觀察到兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生在x軸上，其間距是1m，而在S'系中觀察這兩事件之間的距離是2m。試求：S'系中這兩事件的時(shí)間間隔。解：S系中

t=0，x=1m。四、狹義相對(duì)論速度變換由洛侖茲變換知洛侖茲速度變換式逆變換正變換一維洛侖茲速度變換式狹義相對(duì)論速度變換式與光速不變?cè)硎菂f(xié)調(diào)一致的.設(shè)在S系內(nèi)發(fā)射光信號(hào)，信號(hào)沿方向以速率運(yùn)動(dòng),則在系中的速率例5：設(shè)想一飛船以0.80c的速度在地球上空飛行，如果這時(shí)從飛船上沿速度方向發(fā)射一物體，物體相對(duì)飛船速度為0.90c

。問(wèn)：從地面上看，物體速度多大？s解：選飛船參考系為S'系地面參考系為S系

在恒力作用下物體以恒定的加速度被加速。

因此在高速情況下，不能再把質(zhì)量看成是與速度無(wú)關(guān)的恒量。只要時(shí)間足夠長(zhǎng)，速率就可以超過(guò)光速，這顯然違背相對(duì)論的基本原理。狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)一、質(zhì)速關(guān)系A(chǔ)球靜止于，設(shè)兩全同小球，靜止質(zhì)量B球靜止于BAABS系動(dòng)量守恒：完全非彈性碰撞系動(dòng)量守恒：由速度變換式：質(zhì)速關(guān)系式：m0稱為靜止質(zhì)量

質(zhì)速關(guān)系反映了物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)的不可分割性相對(duì)論性動(dòng)量：設(shè)質(zhì)點(diǎn)從靜止，通過(guò)力作功，使動(dòng)能增加。二、質(zhì)能關(guān)系兩邊求微分:由(1)、(2)式得相對(duì)論動(dòng)能相對(duì)論總能量：相對(duì)論靜能：結(jié)論：如果一個(gè)物體的質(zhì)量m發(fā)生變化，必然伴隨著它的能量E發(fā)生相應(yīng)的變化。動(dòng)能的低速近似：重要的實(shí)際應(yīng)用例太陽(yáng)由于熱核反應(yīng)而輻射能量---質(zhì)量虧損質(zhì)能守恒定律

孤立系統(tǒng)內(nèi)，所有粒子的相對(duì)論動(dòng)能與靜能之和在相互作用過(guò)程中保持不變。孤立系統(tǒng)內(nèi)靜質(zhì)量虧損例靜質(zhì)量相等的兩粒子以相同的速率相向運(yùn)動(dòng)，碰后復(fù)合，求復(fù)合粒子的速度和質(zhì)量。由能量守恒損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成靜能解：設(shè)復(fù)合粒子質(zhì)量為M，速度為碰撞過(guò)程，動(dòng)量守